第七章 专题强化 卫星的变轨和双星问题 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第七章 专题强化　卫星的变轨和双星问题 如图，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ，在Q点点火加速使卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ，在P点点火加速，使其满足G＝，从而进入圆轨道Ⅲ做圆周运动． 宇宙飞船返回地球过程进行相反操作 一、卫星的变轨问题 如图，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ，在Q点点火加速使卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ，在P点点火加速，使其满足G＝，从而进入圆轨道Ⅲ做圆周运动． 宇宙飞船返回地球过程进行相反操作 一、卫星的变轨问题 如图，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ，在Q点点火加速使卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ，在P点点火加速，使其满足G＝，从而进入圆轨道Ⅲ做圆周运动． 宇宙飞船返回地球过程进行相反操作 一、卫星的变轨问题 例1　在高空运行的同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源．如图所示，2022年1月22日，我国实践21号卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的北斗二号G2卫星后，成功将其送入“墓地轨道”．已知同步轨道和“墓地轨道”的轨道半径分别为R1、R2，转移轨道与同步轨道、“墓地轨道”分别相切于P、Q点，地球自转周期为T0，则北斗二号G2卫星(　　) A．在“墓地轨道”运行时的速度大于其在同步轨道运行的速度 B．在转移轨道上经过P点的加速度大于在同步轨道上经过P点的加速度 C．在转移轨道上P点的速度小于转移轨道上Q点的速度 D．沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为 典型例题：一、卫星的变轨问题 例2　(多选)2021年5月15日7时18分，我国发射的“天问一号”火星探测器成功着陆于火星．如图所示，“天问一号”被火星捕获之后，需要在近火星点P变速，进入环绕火星的椭圆轨道．下列说法正确的是(　　) A．“天问一号”由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，需要在P点加速 B．“天问一号”在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度等于在 轨道Ⅱ上经过P点时的加速度 C．“天问一号”在轨道Ⅰ上的运行周期小于在轨道Ⅱ上 的运行周期 D．“天问一号”的发射速度必须大于11.2 km/s 典型例题：一、卫星的变轨问题 要想实现对接，可使航天器在半径较小的轨道上加速，然后进入较高的空间轨道，逐渐靠近其他航天器，两者速度接近时实现对接． 二、航天器的对接问题 例3　如图所示，我国发射的“神舟十一号”飞船和“天宫二号” 空间实验室自动交会对接成功．假设对接前“天宫二号”与“神舟十 一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的 对接，下列措施可行的是(　　) A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 典型例题：二、航天器的对接问题 1．双星模型 (1)如图所示，宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其他星球都较远，其他星球对它们的万有引力可以忽略不计．在这种情况下，它们将围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，通常，我们把这样的两个星球称为“双星”。 三、双星或多星问题 1．双星模型 (2)特点 ①两星围绕它们之间连线上的某一点做匀速圆周运动，两星的运行周期、角速度相同． ②两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供． ③两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r1＋r2＝L，两星轨道半径之比等于两星质量的反比． 三、双星或多星问题 2．多星系统 在宇宙中存在“三星”“四星”等多星系统，在多星系统中： (1)各个星体做圆周运动的周期、角速度相同． (2)某一星体做圆周运动的向心力是由其他星体对它万有引力的合力提供的． 三、双星或多星问题 例4　两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示．已知双星的质量分别为m1和m2，它们之间的距离为L，引力常量为G，求双星的运行轨道半径r1和r2及运行周期T. 典型例题：三、双星或多星问题 例5　(多选)宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三颗星体的质量相同．现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星体位于同一直线上，两颗星体围绕中央星体做匀速圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星体位于等边三角形的三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆轨道运行，如图乙所示．设这两种构成形式中三颗星体的质量均为m，且两种系统中各星体间的距离已在图甲、乙中标出，引力常量为G，则下列说法中正确的是(　　) 典型例题：三、双星或多星问题 Lavf59.16.100 $$